Принципиальная схема УНЧ Ланзар
Она показалась мне относительно легкой в повторении и настройке, хотя наибольшее внимание на всех форумах уделяют как раз ей! Ну что же, поехал на радиорынок, закупился деталями, по цене он мне обошелся в 110 грн - немало, как для студента, скажу я вам, но конечный результат того стоил, об этом чуть позже... Взялся за изготовление печатной платы, с протравливанием на это ушло полтора часа. Травил хлорным железом, к нему еще не привык так как пользуюсь в основном медным купоросом. После подготовки платы будущего Ланзара взялся за пайку, прежде всего были впаяны перемычки, далее резисторы, конденсаторы, транзисторы...
Спаяв плату, переходим к главному - настройка тока холостого хода УМЗЧ. Здесь все было для меня просто - выставил подстроечник на среднее значение, запаял, проверил плату на сопли и включил. Даже без предохранителей (не то что лампочек). Ланзар завелся сразу, погонял его 15 минут до нагрева ВК, но подстроечник не дергал, замерял спад напряжения на пятиватних резисторах - он не изменился, никаких шумов, и других заметных искажений не было обнаружено с осциллографом, что показало высокую повторяемость данной схемы!
Теперь о впечатлениях от звука: раньше при прослушивании тда7294
хотябы час и последующим исключением было ощущение, будто с головы сняли туго натянутую каску, потом я понял, что это из-за нехватки средних частот у тда7294
.
Теперь пришла очередь нагрузить ланзар парой маломощных АС, так как питание у меня тестовое +-22В, то небольшие 25-ваттные колонки для него были как раз.
Фото готового УМЗЧ
Как видно из картинок, силовые конденсаторы по питанию не очень жирные, всего 470 мкф, но по вольтажу они с большим запасом, так как планируется в будущем питать Ланзар от +- 65В! Такие колоночки были подключены к усилителю в процессе настройки.
Ланзар — высококачественный транзисторный усилитель класса АВ разряда Hi-Fi высокой выходной мощности. В ходе статьи максимально детально поясню процесс сборки и настройку указанного усилителя языком начинающего радиолюбителя. Но перед тем, как начать беседу о нем, давайте рассмотрим табличку с параметрами усилителя.
| ПАРАМЕТР | усилитель мощности принципиальная схема усилителя мощности Ланзар описание работы рекомендации по сборке и регулировки | ||
| НА НАГРУЗКУ |
|||
| 2 Ома |
|||
| Максимальное напряжение питания, ± В | |||
| Максимальная выходная мощность, Вт при искажениях до 1% и напряжении питания: | |||
| ±30 В | |||
| ±35 В | |||
| ±40 В | |||
| ±45 В | |||
| ±55 В | |||
| ±65 В | 240 | Один из важных параметров — нелинейные искажения, при 2/3 от максимальной мощности составляет 0.04%, при максимальной же мощности 0.08-0.1% — чти и позволяет отнести данный усилитель к разряду Hi-Fi довольно высокого уровня. Ланзар является симметричным усилителем и построен полностью на комплиментарных ключах, схематика известна еще с 70-х годов.Предельная выходная мощность усилителя с 2-я парами выходных ключей на нагрузку 4 Ом при двухполярном питании 60 Вольт составляет 390Ватт под синусоидальным сигналом 1кГц. Некоторые крайне не согласны с таким заявлением, лично никогда не пытался снять предельную мощность, максимум удавалось получить 360 ватт со стабильной 4-х Омной нагрузкой во время тестов, но думаю, указанную мощность снять вполне возможно, разумеется искажения будут довольно большими и может нарушиться нормальная работа усилителя при попытке снять указанную мощность долговременно. Питание усилителя осуществляется от нестабилизированного двухполярного источника, кпд усилителя 65-70% в лучшем случае, вся остальная мощность рассеивается в виде ненужного тепла на выходных транзисторах. Сборка усилителя начинается с изготовления печатной платы, после травления и сверления отверстий под компоненты, обязательно нужно залудить все дорожки на плате, дополнительно не помешало бы усилить силовые дорожки питания лишним слоем олова. Сборку делаем с монтажа мелких компонентов — резисторов, дальше маломощные транзисторы и конденсаторы. В конце устанавливаем наиболее крупные компоненты — транзисторы конечного каскада и электролиты. Обратите внимание на переменный резистор, который регулирует ток покоя выходного каскада, в схеме он обозначен Х1 — 3,3кОм. В некоторых версиях резистор на 1 кОм. Этот резистор очень советую использовать многооборотный, для наиболее точной настройки тока покоя. При этом, резистор изначально, перед монтажом, должен быть прикручен в большую сторону (на максимальное сопротивление). Давайте рассмотрим список нужных компонентов для сборки указанной схемы.
Расходы на компоненты не малые, обойдется в районе 40$ с учетом всех тонкостей, разумеется без блока питания. При желании использовать сетевой трансформатор для запитки такого монстра, скорее всего вам придется раскошелиться еще на 20-30$, поскольку с учетом КПД усилителя, вам будет нужен сетевой трансформатор с мощностью 400-500 ватт. Усилитель состоит из нескольких основных узлов, по идее та же схематика лина известная еще нашим дедам. Звук изначально поступает в двойной дифференциальный каскад, по сути, именно тут и формируется начальный звук. Все, все последующие каскады из себя представляют усилители по напряжению и по току. Выходной каскад из себя представляет простой усилитель по току, в нашем случае задействованы две пары мощных ключей 2SC5200/2SA1943 с мощностью рассеивания 150ватт. Предвыходной каскад является усилителем по напряжению, а предыдущий каска построенный на ключах VT5/VT6 — усилителем по току. Вообще, каскады, которые являются усилителем по току должны довольно сильно перегреваться и нуждаются в охлаждении. Транзистор BD139 (полный аналог KT315Г) является регулирующим транзистором тока покоя выходного каскада. Резистор R18 (47Ом) играет важную роль в схеме. Звуковой сигнал для возбуждения транзисторов выходного каскада снимается именно с этого резистора. Сама схема усилителя — двухтактная, это значит, что выходные (да и в прочем все) транзисторы открываются при определенной полуволне синуса, усиливая только нижний или верхний полупериод. Питание диффкаскадов в любом уважающем себе усилителе подается стабилизированным, либо стабилизируется непосредственно на плате усилителя, так же и в случае ланзара. В схеме можно заметить два диода Зенера с напряжением стабилизации 15 Вольт. Указанные стабилитроны брать с мощностью 1-1,5 ватт, можно любые (в том числе и отечественные) Перед сборкой тщательно проверить все компоненты ан исправность, даже если последние являются полностью новыми. Особое внимание следует уделить на транзисторы и мощные резисторы, которые стоят в цепи питания транзисторов. Номинал эмиттерных резисторов 5ватт 0,33Ом может отклониться от 0,22 до 0,47Ом, больше не советую, только увеличите нагрев на резисторе. После окончания усилителя Перед запуском советую несколько раз проверить монтаж, расположение компонентов, ляпы со стороны монтажа. Если уверены, что не переборщили с номиналами, все ключи и конденсаторы впаяны правильно, можно двинуться дальше. VT5/VT6 — устанавливаем на теплоотвод, из за их режима работы наблюдается довольно сильный перегрев. При этом, в случае использования общего теплоотвода для указанных ключей, не забывайте изолировать их слюдяными прокладками и шайбами из пластика, то же самое в случае остальных транзисторов (кроме маломощных ключей дифференциальных каскадов. После монтажа берем мультиметр и ставим на режим прозвонки диодов. Один из шупов ставим на теплоотвод, вторым поочередно касаемся выводов всех ключей, проверяя замыкание ключей с теплоотводом, если все верно, то никаких замыканий не должно быть. Резисторы R3/R4 — играют немало важную роль. Они предназначены для ограничения питания дифференциальных каскадов и подбираются исходя от напряжения питания.
Эти резисторы нужно брать с мощностью 1-2 ватт. Дальше внимательно подключаем шины питания и запускаем усилитель, первоначально входной провод замыкаем со средней точкой питания (с землей). После запуска ждем минуту, потом выключаем усилитель. проверяем компоненты на тепловыделение. Изначально советую запускать усилитель через двухполярный сетевой БП на 30 Вольт (в плече) при этом через последовательно соединенную лампу накаливания 40-100 ватт. В момент подключения в сеть 220 Вольт, лампа должна кратковременно засветиться и потухнуть, если она светиться все время, значит отключайте и проверьте все, что после трансформатора блок выпрямителя, конденсаторов, усилитель) Ну а если все нормально, то отцепляем вход усилителя от земли и запускаем усилитель снова, не забывая подключить динамическую головку. Если все ок, то должен быть небольшой щелчок с акустики. Дальше не выключая усилитель дотрагиваемся до входного провода пальцем, головка должна реветь, если все так, то поздравляю! усилитель работает! Но это не означает, что все готово и можно наслаждаться, все только начинается! Дальше подключаем звуковой сигнал и запускаем усилитель примерно на 40% от максимальной громкости, те, кто не жалеет акустику, может включить на максимум. Желательно, для начала подключить современную музыку, а не классику и наслаждаться минут 15. Как только теплоотвод будет теплым, то начинаем второй этап — настройка тока покоя выходного каскада. Для этого, на схеме предусмотрен переменник на 3,3кОм, о котором говорили ранее. Настройку тока покоя по фотографии После настройки тока покоя приступаем к следующей части — измерении выходной мощности нашего усилителя, но этот этап не обязателен. Снимать выходную мощность нужно под синусоидальным сигналом 1кГц на нагрузку 4 Ом. В качестве постоянной нагрузки нужно использовать погруженный в воду резистор или резисторную сборку с сопротивление 4Ом. Резистор должен иметь мощность 10-30 ватт, желательно с малой индуктивностью, на сколько это возможно.На этом процесс сборки и настройки подошел к своему логическому концу. Печатная плата именно нашего ланзара во вложении, можете скачать и смело собирать, проверена она неоднократно (если точнее, то свыше 10 раз). Остается только решить — где вы будите использовать усилитель, дома или в автомобиле. В случае последнего, скорее всего вам будет нужен мощный преобразователь напряжения, о котором мы неоднократно говорили на страницах сайта. | |
Фото прислал Александр (Allroy), Новороссийск
По случаю достался мне «модернизированный» усилитель мощности «Ода-УМ102С». Модернизация была произведена неизвестным мастером настолько сурово, что в живых остались только хорошие «мясистые» радиаторы. Вот к ним я и решил приспособить свой новый проект, который плавно вытек в связи с желанием опробовать новую идею в железе.
Историческая справка
Стереофонический радиокомплекс «Ода 102 Стерео» с 1986 года выпускал Муромский завод «РИП». Комплекс обеспечивал приём моно и стереопередач в диапазоне УКВ, запись моно и стереофонических программ, с последующим воспроизведением. Комплекс состоял из 5-ти функционально законченных блоков: УКВ тюнера «Ода-102С», кассетного магнитофона-приставки «Ода-302С», усилителя мощности «Ода УМ-102С», предварительного усилителя «Ода УП-102С» и 2-х акустических систем «15АС-213».
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
Как изготовить L1 я , но если кого такой вариант напрягает, то катушку можно намотать на 2-ваттном резисторе 10-33 Ом проводом диаметром 0.8 мм в один слой.
VT5, VT6 снабжены небольшими радиаторами, представляющими из себя алюминиевую пластинку 10×20 мм.
--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов,
главный редактор журнала «Датагор»
Спасибо за внимание!
Андрей Зеленин,
Киргизия, г. Бишкек
Если вы заинтересовались данной статьей, значит уже начитались положительных отзывов на сайтах и различных форумах. Уже немало радиолюбителей повторяло эту схему, и, как мы понимаем, не жалело о своем выборе. Оно и понятно, что по качеству звука транзисторные усилители превосходят усилители, реализованные на микросхемах. ЛАНЗАР имеет потрясающе низкий коэффициент нелинейных искажений, и при достаточно широком диапазоне питающего напряжения позволяет развивать на нагрузке 50…300 Ватт мощности. И даже при трехстах ваттах эти искажения не превышают 0,08% во всей полосе звукового диапазона. Кратко о параметрах усилителя:
Коф усиления – 24 дБ;
Коэф. нелин. искажений при 60% мощности - % 0,04%;
Скорость нарастания выходного сигнала - не менее 50 В/мкС;
Входное сопротивление – 22 кОм;
Отношение сигнал/шум, не менее - 90 дБ;
Напряжение питания, ± 30…65 В;
Выходная.мощность - от 40 до 300 Ватт (в зависимости от U питания)
Принципиальная схема усилителя Ланзар V3.1:
Обратите внимание на резисторы R3 и R6 - это токоограничивающие резисторы параметрических стабилизаторов, образованных этими резисторами и стабилитронами VD1 и VD2. Чем меньше напряжение питания, тем меньше номиналы этих резисторов.
● Напряжение питания ±70 Вольт – 3,3…3,9 кОм;
● Напряжение питания ±60 Вольт – 2,7…3,3 кОм;
● Напряжение питания ±50 Вольт – 3,2…2,7 кОм;
● Напряжение питания ±40 Вольт – 1,5…2,2 кОм;
● Напряжение питания ±30 Вольт – 1…1,5 кОм;
● Напряжение питания ±20 Вольт – лучше выбрать другую схему усилителя для сборки.
От номинала R1 зависит величина постоянного напряжения на выходе усилителя. На схеме номинал R1 указан 27 кОм, можно поставить 22 кОм. Зачастую его приходится подбирать в диапазоне от 15 до 47 кОм.
По 2 резистора, установленных в эмиттерах дифференциального каскада (R7, R12 и R9, R13) – номиналы этих резисторов напрямую зависят от того, как точно вы сможете подобрать коэффициенты усиления транзисторов VT1, VT3 и VT2, VT4. Чем точнее будут подобраны коэффициенты усиления этих транзисторов, тем меньший номинал можно использовать в эмиттерных цепочках, а чем меньше номинал этих резисторов, тем меньше нелинейные искажения, вносимые дифференциальным каскадом. Номиналы резисторов без подбора транзисторов должны составлять порядка 82…100 Ом. Если транзисторы подобраны – номиналы резисторов можно снизить до 10 Ом.
Номинал резистора R14 определяет коэффициент усиления усилителя.
Резистор, стоящий между эмиттерами транзисторов VT8 и VT9 – номинал 47 Ом. Изменять не рекомендуется.
Резисторы, стоящие в цепях баз выходных транзисторов, их номинал может находится в пределах 1…2,4 Ом.
Резисторы в эмиттерных цепях выходных транзисторов – мощность не менее 5 Ватт, номинал 0,1…0,3 Ом. Разумеется, номиналы этих резисторов должны быть одинаковыми.
Диоды VD3 и VD4 рассчитаны на ток 1…1,5 Ампера (марка - не принципиально), главное, чтобы они были одинаковыми.
На входе два электролитических конденсатора включены последовательно плюсовыми выводами наружу, они образуют неполярную емкость. А включенный параллельно им пленочный конденсатор совместно с ними создают минимальные искажения звукового сигнала во всем диапазоне частот. Похожая цепочка в цепи обратной связи усилителя.
Конденсатор С4 – помехоподавляющий. Номинал может быть от 330 до 680 пФ.
Конденсаторы С12 и С13 – номинал 33 пФ. Они служат для уменьшения быстродействия усилителя, поскольку без них нарастание выходного сигнала слишком велико, и усилитель становится склонным к самовозбуждению. Точно такой же конденсатор соединен в параллель резистору R25, определяющему коэффициент усиления.
Резистором R13 можно так же регулировать коэффициент усиления.
Резисторы в цепи базы транзистора VT7 – настройка тока покоя оконечного каскада. VT7 устанавливается на радиатор с выходными транзисторами для тепловой стабилизации тока покоя последних. Подстроечный резистор – многооборотный типа 3296.
Катушка – 10 витков провода диаметром 0,8 мм на оправке диаметром 12 мм.
Первое включение усилителя производится после проверки монтажа на наличие “соплей”. Движок резистора регулятора тока покоя в верхнем крайнем по схеме положении, это означает, что ток покоя транзисторов выходного каскада должен быть минимальным. Так же стоит ограничить ток, развиваемый источником питания, для этого последовательно с силовым трансформатором включается лампа накаливания 40…60 Ватт. Подаем напряжения питания на схему, и если после кратковременной вспышки лампочка потухла, или светится так, что нить накала еле-еле видно, значит грубых ошибок в монтаже нет. Проверяем наличие нуля на выходе усилителя и напряжение на стабилитронах VD1 и VD2. Далее выключаем питание и убираем из цепи лампу накаливания. Включаем питание снова. Подстраиваем переменным резистором ток покоя выходного каскада, он должен быть в диапазоне 70…100 мА.
Печатная плата усилителя Ланзар:
Есть еще альтернативная версия печатной платы данного усилителя, ее внешний вид показан на рисунках ниже (этот вариант платы не проверен, поэтому проверьте ее правильность перед тем как приступить к ее изготовлению, возможны ошибки):
Скачать схему и оба варианта печатной платы в формате LAY вы можете по прямой ссылке с нашего сайта. Так же в архиве вы найдете файл в формате PDF, из которого так же подчерпнете массу полезной информации. Размер файла для скачивания – 0,65 Mb.
От оригинальной схемы данный усилитель отличается и элементной базой и режимами работы элементов в усилителе, что позволило не только значительно увеличить выходную мощность, а так же снизить THD. Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1, краткие технические характеристики сведены в таблицу. Сразу следует оговориться, что собственный коэффициент усиления довольно высок (31 дБ) и при желании снизить уровень THD необходимо увеличить номинал резистора R9 до 680 Ом.
В этом случае собственный коэффициент усиления будет составлять 26 дБ, поскольку соотношение номиналов резисторов R9-R14 как раз определяет собственный коэффициент усиления усилителя. Уровень THD при использовании резистора на 680 Ом снизиться до 0,04 % для полностью биполярного варианта и до 0,02 % для варианта с полевыми транзисторами в предпоследнем каскаде на нагрузке 4 Ома и выходной мощности 100 Вт.
Схемотехника усилителя практически полностью симметрична, что позволяет добиться минимальных искажений и довольно высокой термостабильности. Сигнал с источника звукового сигнала подается на составной проходной конденсатор С1-С3. Подобное решение о выполнении проходного конденсатора вызвано тем, что электролитические конденсаторы при приложении обратной полярности имеют токи утечки.
В данном же случае два последовательно соединенных конденсатора С2-С3 позволяют полностью избавиться от этого эффекта. Кроме этого электролитические конденсаторы на частотах свыше 10 кГц уже довольно сильно увеличивают свое реактивное сопротивление и конденсатор С1 компенсирует этот уход параметров.
Далее сигнал входной переменный сигнал разделяется на два, практически идентичных, усилительных тракта - для положительной и отрицательной полуволн. После дифференциального усилителя на транзисторах TV1, VT3 (VT2, VT4) сигнал поступает на усилительный каскад на транзисторе включенным по схеме с общим эмиттером (VT5 и VT6) и уже окончательно приобретает необходимую амплитуду.
По сути усиление входного сигнала уже закончено - он уже приобрел достаточно большую амплитуду и осталось лишь усилить сигнал по току, для чего используются обычно эмиттерные повторители из мощных транзисторов. Однако токи баз мощных транзисторов имеют достаточно большие величины и без промежуточного повторителя подавать сигнал означает получить огромные нелинейные искажения.
В данном усилителе в качестве «промежуточного» усилителя тока могут использоваться как биполярные транзисторы так и полевые (VT8, VT9). Назначение этого каскада по возможности разгрузить предыдущий каскад, нагрузочная способность которого не велика. Использование в качестве VT8, VT9 полевых транзисторов довольно сильно разгружает каскад на VT5, VT6 что снижает уровень THD практически в 2 раза.
Однако снижается и общее КПД усилителя - при одном и том же напряжении питания усилитель с полевыми транзисторами выдаст меньше мощности не искаженного киплингом сигнала (ограничение выходного сигнала сверху и снизу), чем полностью биполярный вариант.
Так же было бы не справедливым умолчать и тот факт, что на слух эти усилители несколько отличаются, хотя и приборы этого не фиксируют, но все же звуковой окрас у каждого варианта свой, поэтому рекомендовать использовать именно полностью биполярный вариант или же с полевыми транзисторами было бы глупо - на вкус и цвет...
После предварительного усилителя тока, нагруженного на резистор R22 (нагрузка этого каскада не привязана ни к общему проводу, ни к нагрузке, т.е. является плавающей нагрузкой, что позволяет минимально изменяться току протекающему через этот каскад и ведет к дополнительному снижению THD) и уже подается на базу оконечного каскада.
В данном варианте используется по два транзистора включенных параллельно. Однако количество этих транзисторов может быть уменьшено при необходимости создания усилителя мощность до 150 Вт и увеличено до трех пар, при необходимости сборки усилителя на 450 Вт.
Параллельное включение оконечных транзисторов позволяет получить большую суммарную мощность, но следует обратить внимание на некоторые особенности такого решения. Транзисторы включенные в параллель должны быть не только одного типа, но и еще одной партии, т.е. выпущены за одну смену изготовления на заводе изготовителе.
Это позволит избавится от подбора транзисторов по параметрам, поскольку разброс параметров между транзисторами одной партии гарантирован менее 2% заводом изготовителем, что и на самом деле соответствует действительности. Другими словами - транзисторы для оконечного каскада следует покупать в одном месте и сразу все необходимое количество.
Так же следует обратить внимание на маркировку транзисторов - на транзисторах действительно фирмы Toshiba маркировка выполнена лазером, т.е. имеет охристый оттенок надписи и ее не очень хорошо видно. Шрифт надписей имеет некоторые особенности некоторые буквы и цифры разрезаны (рисунок 2).
Ну и наконец - в данном случае надпись 547 и значок овала, расположенный чуть левее этих цифр, есть номер партии, следовательно у всех транзисторов включенных в параллель должна быть такая же маркировка и такие же цифры и знаки. Кстати вместо овала может быть буква, цифра или цифра с буквой.
Подбор же параметров между транзисторами n-p-n и р-n-р структур желателен, но совсем не обязателен - как правило используя качественную комплектацию подобный разброс компенсируется действием отрицательной обратной связи.
На рисунке 3 приведен чертеж печатной платы усилителя, (вид со стороны дорожек, размер платы 127х88 мм), на рисунке 4-расположение деталей и схема подключения (вид со стороны деталей).
Номиналы резисторов R3, R6 зависят от используемого напряжения питания и могут колебаться от 1,8 кОм до 3 кОм. Индуктивность L1 мотается на оправке диаметром 10 мм и содержит 10 витков провода диаметром 1,2...1,3 мм.
Ток покоя оконечного каскада должен быть в пределах от 30 до 60 мА - регулировка производится подстроенным резистором R15. Выше поднимать не надо - при прогреве усилителя внутри корпуса возможно возникновение подвозбудов, т.е. возбуждение усилителя на верхушках синусоиды. На слух это не ощутимо, однако вызывает дополнительный нагрев оконечного каскада.
Ток покоя выставляют перед первым включением минимальным (движок подстроенного резистора ставится в верхнее по схеме положение). После включения выставляется необходимый ток покоя и после прогрева усилителя (примерно 2...3 минуты) производится дополнительная корректировка - транзисторы TV5, VT6 достигнут своей рабочей температуры и больше из температура подниматься не будет.
Транзисторы оконечного и предпоследнего каскадов крепятся на общий теплоотвод вместе с транзистором термокомпенсации VT7 через теплопроводящие прокладки (слюду). На транзисторы VT5, VT6 так же необходимо установить теплоотвод, который можно изготовить из листового алюминия толщиной 1...1,5 мм и размером 20x40 мм для каждого транзистора.
Установить этот теплоотвод можно сразу на оба транзистора, т.е. транзисторы зажимаются между алюминиевыми пластинами винтом, который вставляется в отверстие как раз между транзисторами.
